◎郭家宏

今年夏季，旱災襲擊中國、歐洲、美國，導致美國半數水庫缺水， 長江、萊茵河等全球主要河川水位大降， 嚴重衝擊民生與內河航運。此外，旱災也導致能源短缺，不僅水力發電失效， 火力發電、核能發電也因為冷卻水不足只能降載，引發缺電危機。烏俄戰爭之後，旱災讓歐洲能源更吃緊，處境雪上加霜。 水力發電缺水，火力、核能機組也沒有水冷卻

旱災來襲，水力發電首當其衝。以美國為例，根據美國旱災資訊系統（NIDIS ）的資訊，目前美國中部與西部水庫嚴重缺水。沙斯塔湖（Lake Shasta ）水電機組過往夏天可生產710 MW 的電力，但今年7 月僅有500MW，少了大約30% ；而奧羅維爾湖（Lake Oroville ）去年大旱枯竭後，導致水力發電站在8月停擺，直到今年初才恢復發電，損失電力多達750 MW。

大名鼎鼎的胡佛水壩（Hoover Dam ）也受缺水所苦，它有全美國前十大，裝置容量2,000 MW 的水力發電機組，但今年7 月發電量下跌25%。美國網媒Vox 引述聯合國環境署（United Nations Environment Programme ） 在8 月警告，若乾旱情況持續，將重創胡佛大壩的發電能力。以1 MW 可提供約1,000 戶美國家庭用電計算，若胡佛大壩停擺，將使得多達200 萬戶美國家庭陷入缺電危機，只能由火力與核電填補。美國能源資訊管理局（EIA ）圖表顯示， 美國西部是水力發電重鎮，缺水讓美國能源產生大缺口。

除了美國，旱災也導致歐洲的水力發電下降。根據化石能源研究機構Rystad Energy 的資訊，歐洲今年1 月至7 月水力發電下滑20%，但義大利卻下滑了40%， 西班牙則是44%。BBC 報導，Rystad Energy 能源分析師Fabian Rønningen 表示，水力發電本來就容易波動，但下跌幅度達40% 仍是很極端的現象。在中國，水力發電提供四川省80% 電力，旱災導致發電量大打折扣， 當地政府不得不祭出限電令，工廠被迫停產。

火力發電，核能發電也因為旱災而受阻。火力、核電機組皆是將水加溫沸騰， 產生蒸氣推動渦輪運轉來發電，蒸氣接著會冷凝成液態水，再回到鍋爐加熱， 形成發電循環。由於循環是封閉的，電廠對該環節的水需求較低。有問題的會是冷卻水，若河川、湖泊水量不夠，就無法有效冷卻機組，導致發電效能降低。另外，水量不夠也會造成冷卻水溫度過高，對自然環境造成熱汙染。歐美政府皆制定法規限制廢冷卻水溫度，若溫度超標，電廠就必須降載。法國56 個核反應爐中，有將近一半停擺；法國政府已放寬廢冷卻水的溫度限制，讓核電廠維持運轉。 Vox 也報導，德州大學奧斯汀分校經濟地質局資深學者Bridget Scanlon 表示，雖然火力發電需要大量水資源，但98%會回歸大自然，只是溫度變高而已。此外，冷卻未必要用淡水，也可以使用鹹水或是其他不適合飲用的水，因此不太會影響民生與農業。然而，原油開採與提煉也需要消耗大量水資源，這些就很難再利用。

美國原油與天然氣大多透過水力壓裂（hydraulic fracturing ）的技術開採， 需要將水輸送到地下來壓裂岩層，進而提取能源。平均一個壓裂井需要400 萬加侖、約1,500 萬公升的淡水，而提煉1 桶（ 約159 公升）原油，也需要1.5 桶（ 約238.5 公升）的水。乾旱抑制原油開採與提煉，導致供給吃緊，價格上升，對通膨高漲的全球經濟來說並非好消息。乾旱也影響能源運輸，以萊茵河為例，水位下降導致德國的煤礦與原油運輸受阻。

台灣去年春季旱災嚴重，水力發電量損失76%

台灣若遭遇嚴重旱災，是否也會發生水力發電、火力發電、核能發電失能的最糟狀況？

萬幸的是，台灣是海島，核電廠與多數火力發電廠建於海邊，因此可以用海水冷卻，不會有缺水限制運轉的問題。從下圖的台灣火力發電廠分布圖可以看到，台電電廠（紅點）皆位於海邊，包含總裝置容量破4000 MW 的大潭、台中、興達電廠。民營火力機組（ 棕點） 也大多在海邊。

因此，台灣唯一會受到旱災影響的是水力發電。經濟部能源局統計，全台共有41 座水力發電廠，88 個機組，裝置容量4,652 MW。位於德基水庫的青山電廠是全台裝置容量最大的慣常水力電廠，為368 MW，位於日月潭的明潭電廠則是全台裝置容量最大的抽蓄水力電廠，為1,602 MW。

去年春季台灣遭逢大旱，德基水庫蓄水量僅剩1.27%，導致青山電廠停擺； 日月潭蓄水量也跌破25%，發電受阻。雖然台灣水力發電量僅佔2%，抽蓄水力僅1.3%，但水力發電有啟動快速的特性，僅3 到5 分鐘就可為電網供電，是缺電時的救援投手。根據環境資訊中心的資料，去年興達電廠故障引發517 大停電，若日月潭有足夠的水，其實可以提供電力支援，但當時已缺水，導致水力發電失效，讓台灣多區停電50分鐘。

根據台電資料，去年台灣水力全年發電量為347 萬MWh（ 不含抽蓄水力）， 低於十年平均值484 萬MWh。若深入檢視缺水最嚴重的3、4、5 月，總發電量僅45 萬MWh，遠低於今年同期的191 萬MWh ；也就是說，旱災讓台灣損失76% 的水力發電資源。
極端旱災愈發頻繁，半導體、電動車、再生能源皆受衝擊

氣候暖化加劇，極端旱災的發生頻率提升，對產業產生全面性的衝擊，不僅無法耕種作物，從近兩年的旱災也可看到，半導體、電動車、再生能源等產業也會受到影響。

台積電是全台用水量第二大的企業， 每天要消耗近16萬噸的水，相當於8,000車次的水車總量。雖然台積電平均製程用水回收率達86%，但要讓回收水重回製程，淨化成本很大，因此回收水會另做他用，不會再投入製程。台積電賴以為生的寶山、寶二水庫去年皆創下水量新低，寶二蓄水量甚至跌破6%，供水嚴重吃緊。當時適逢半導體短缺，台灣缺水引發全球擔憂，台積電調派大量水車供水，維持晶圓廠運作。

目前全球正推行電動車，然而在這次的旱災中，寧德時代的電池工廠停擺。此外，電動車充電仰賴大量電力，根據Inside EVs 的資料，蔚來汽車有換電功能，而一個中國換電站有10 個電池模組，同持充電需要100 KW 的電； 至於超級充電站，一個V3 充電樁需要250 kW 的電，一整個充電站則會超過1MW，相當於一列火車的運行電量。乾旱導致成都、重慶的充、換電站停擺，僅有少數的特斯拉充電站允許離峰時段充電。 至於再生能源，雖然全球正大力發展太陽能與風能，但水力發電已是目前規模最大的再生能源，供應全球16% 的電，世界前10 大發電廠中，就有8 座為水力發電機組，水資源不夠，水力發電自然受限。生質能也受旱災所苦。作物耕種需要水，缺水導致植物無法收成， 進而造成燃料短缺。

而再生能源發電不穩定，需要儲能設備，水庫就是最成熟的儲能工具。早在鋰電池商用前，人們就透過抽蓄水力來儲存電能，達到「 削峰填谷」的調節作用。在台灣，日月潭不只是觀光勝地， 也宛如一顆「 大電池」，擁有1,600MW 裝置容量的明潭抽蓄水力電廠，就是利用日月潭的水來發電，補台灣的用電缺口。去年旱災期間的517 停電，就可見水庫儲能的重要性。

在美國，水力發電機組總容量為80GW，全年有6% 至7% 的電力來自於水力發電，但停電時，水力發電至少可提供40% 的電力，是重要的應急電力來源。另外，全美也有超過40個抽蓄水力發電站，能將多餘的電能儲存。雖然水力僅提供一小部分電能，卻是調控電網的重要資源。 火力發電填補缺口，與2050 淨零碳排背道而馳

就算火力發電受旱災的影響較小，但使用燃煤、燃氣填補缺口會產生大量二氧化碳，與2050 淨零碳排背道而馳。極端乾旱讓多國依賴火力發電。以巴西為例，以亞馬遜河為主的水力發電提供全巴西多達61% 電力，但路透社報導，巴西政府表示，乾旱讓水壩水位降到91 年新低，因此必須使用天然氣發電替代， 燃氣發電量因而提升52%。

美國有40% 的水資源用於能源生產， 除了水力發電，水也用於採油、煉油、冷卻火力與核能機組等等。好消息是， 能源水需求正在下降。美國2015 年需要14,928 加侖（ 約5.7 萬公升）的水來發1 MWh 的電，但2020 年僅需11,857 加侖（ 約4.5 萬公升）。因為美國在這段時間大力發展燃氣電廠，它們的發電效率較高，冷卻水的需求也較低。目前也有乾式冷卻（dry cooling ）技術，能降低95% 的冷卻水需求；但這類系統的設置成本較高，也需要更多的營運能源， 進而降低發電效率與提升溫室氣體排放。

太陽能與風能不需要水，也能拉低發電的水資源需求。不僅美國，巴西礦物暨能源部長Bento Albuquerque 也表示， 巴西缺電的解決方案是太陽能與風能， 透過電力來源的多樣性，來降低對水力發電的依賴與電網穩定。 除了能源多樣性，電網連結也是對抗缺電的解決方案。歐洲因電廠停擺而出現能源危機，但美國西部並未有此問題， 原因在於美國區域廣大，電廠眾多，透過電網連結，彼此能互相支援。另外， 美國西北部由於今年冬季豐沛降雪，因此並不缺水，發電不受影響，可以支援缺水缺電的加州。但德州是獨立電網， 能源短缺的問題比較嚴重，德州電網營運單位ERCOT 因此敦促居民省水省電。

氣候暖化不僅帶來極端旱災，也帶來極端降雨。旱災過後，台灣去年5 月底受到梅雨鋒面襲擊，6 月也有接二連三的梅雨鋒面，不但在一個月內填滿全台水庫，解除旱災警報，水量還多到讓石門、南化等大水庫溢流，極端氣候的樣態由此可見。面對極端缺水，除了節水節電外，基礎建設也必須相應調整，以善用稀少的水資源，降低旱災傷害。 閱讀完整內容